高考生物 遺傳與進化 第7單元 生物的變異、育種與進化 第21講 染色體變異與育種（必修2）

生物課標版第21講染色體變異與育種考點一染色體變異考點一染色體變異教材研讀教材研讀一、染色體結(jié)構(gòu)變異變異類型具體變化結(jié)果舉例染色體結(jié)構(gòu)變異缺失缺失某一片段排列在染色體上的基因數(shù)目或排列順序發(fā)生改變貓叫綜合征重復(fù)增加某一片段果蠅的棒狀眼易位某一片段移接到另一條非同源染色體上人慢性粒細胞白血病倒位某一片段位置顛倒二、染色體數(shù)目變異1.類型類型實例個別染色體的增減21三體綜合征以染色體組形式成倍增減三倍體無子西瓜2.染色體組(1)組成如圖中雄果蠅體細胞染色體中的一個染色體組可表示為:、X或、Y。(2)組成特點:a.形態(tài)上:細胞中的一組非同源染色體,在形態(tài)和功能上各不相同。b.功能上:控制生物生長、發(fā)育、遺傳和變異的一組染色體。3.單倍體、二倍體和多倍體項目單倍體二倍體多倍體發(fā)育起點配子受精卵受精卵植株特點(1)植株弱小(2)高度不育(1)莖稈粗壯(2)葉、果實、種子較大(3)營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富體細胞染色體組數(shù)123應(yīng)用單倍體育種多倍體育種一、雜交育種1.原理:基因重組。2.過程:(1)植物:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交,獲得F1F1自交獲得F2鑒別、選擇需要的類型,自交至不發(fā)生性狀分離為止。(2)動物:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交,獲得F1F1雌雄個體交配獲得F2鑒別、選擇需要的類型與隱性類型測交,選擇后代不發(fā)生性狀分離的F2個體。考點二育種考點二育種3.優(yōu)點:操作簡便,可以把多個品種的優(yōu)良性狀集中在一起。4.缺點:獲得新品種的周期長。二、誘變育種1.原理:基因突變。2.過程:3.優(yōu)點(1)可以提高突變頻率,在較短時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。(2)大幅度地改良某些性狀。4.缺點:有利變異個體往往不多,需處理大量材料。三、單倍體育種1.原理:主要是染色體(數(shù)目)變異。2.主要方法3.優(yōu)點:明顯縮短育種年限,所得個體均為純合體。4.缺點:技術(shù)復(fù)雜。四、多倍體育種1.方法:用秋水仙素或低溫處理。2.處理材料:萌發(fā)的種子或幼苗。3.原理4.實例:三倍體無子西瓜(1)兩次傳粉(2)三倍體西瓜無子的原因:三倍體西瓜在減數(shù)分裂過程中,由于染色體聯(lián)會紊亂,不能產(chǎn)生正常配子。:第一次傳粉 雜交獲得三倍體種子第二次傳粉 刺激子房發(fā)育成果實1.判斷下列有關(guān)染色體變異說法的正誤。(1)(2014江蘇單科,7A)染色體增加某一片段可提高基因表達水平,是有利變異。()(2)(2014江蘇單科,7C)染色體易位不改變基因數(shù)量,對個體性狀不會產(chǎn)生影響。()(3)(2015課標,6A)貓叫綜合征是由于特定的染色體片段缺失造成的。()(4)(2015課標,6D)貓叫綜合征是由于染色體中增加某一片段引起的。()(5)(2015海南單科,21A)基因突變都會導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異。()(6)(2015海南單科,21B)基因突變與染色體結(jié)構(gòu)變異都導(dǎo)致個體表現(xiàn)型改變。()(7)(2015海南單科,21C)基因突變與染色體結(jié)構(gòu)變異都導(dǎo)致堿基序列的改變。()(8)(2015海南單科,21D)基因突變與染色體結(jié)構(gòu)變異通常都用光學(xué)顯微鏡觀察。()2.判斷下列有關(guān)育種說法的正誤。(1)三倍體西瓜植株的高度不育與減數(shù)分裂同源染色體聯(lián)會行為有關(guān)。()(2)人工誘變育種的優(yōu)點為可以提高突變率,加速育種工作的進程。()(3)用AaBb個體進行單倍體育種,要用秋水仙素處理萌發(fā)的種子。()(4)人工誘導(dǎo)多倍體的唯一方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。()(5)將含抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細胞,經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株包含了基因工程技術(shù)。()(6)(2015山東理綜,3B)低溫誘導(dǎo)大蒜根尖時間過短,可能導(dǎo)致難以觀察到染色體加倍的細胞。()突破一基因突變、基因重組與染色體變異的辨析突破一基因突變、基因重組與染色體變異的辨析1.走出染色體變異認識的三個誤區(qū)(1)并非“互換”就是易位:同源染色體的非姐妹染色單體之間的交叉互換,屬于基因重組;非同源染色體之間的互換,屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位。(2)注意根據(jù)“缺失”關(guān)鍵詞區(qū)別不同變異:考點突破考點突破(3)關(guān)于變異的“質(zhì)”和“量”問題:基因突變改變基因的質(zhì),不改變基因的量;基因重組不改變基因的質(zhì),一般也不改變基因的量,但轉(zhuǎn)基因技術(shù)會改變基因的量;染色體變異不改變基因的質(zhì),但會改變基因的量或改變基因的排列順序。2.圖析基因突變、基因重組與染色體變異(1)染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變?nèi)旧w易位交叉互換圖解區(qū)別發(fā)生于非同源染色體之間發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體間屬于染色體結(jié)構(gòu)變異屬于基因重組可在顯微鏡下觀察到在顯微鏡下觀察不到(2)易位與交叉互換(3)顯微鏡輔助法辨析基因突變、基因重組與染色體變異(4)根據(jù)變異水平區(qū)分基因突變、基因重組與染色體變異考向一借助圖形考向一借助圖形,考查基因突變、基因重組與染色體變異的辨析考查基因突變、基因重組與染色體變異的辨析1.(2016浙江選考,16)某種染色體結(jié)構(gòu)變異的示意圖如下,圖中字母表示不同的染色體片段。該變異類型為()A.缺失B.易位C.重復(fù)D.倒位答案答案B兩條非同源染色體之間發(fā)生相應(yīng)片段的交換,屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位,B正確。2.圖1、圖2表示某種生物的兩種染色體行為示意圖,其中和、和互為同源染色體,則兩圖所示的變異()A.均為染色體結(jié)構(gòu)變異B.基因的數(shù)目和排列順序均發(fā)生改變C.均發(fā)生在同源染色體之間D.均涉及DNA鏈的斷開和重接答案答案D圖1為同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生的交叉互換,屬于基因重組。圖2屬于非同源染色體間的染色體片段移接,是易位,屬于染色體結(jié)構(gòu)變異。因染色體上有DNA分子,故二者均涉及DNA鏈的斷開與重接?？枷蚨劳谢A(chǔ)判斷考向二依托基礎(chǔ)判斷,考查基因突變、基因重組與染色體變異的辨析考查基因突變、基因重組與染色體變異的辨析3.(2015海南單科,21,2分)關(guān)于基因突變和染色體結(jié)構(gòu)變異的敘述,正確的是()A.基因突變都會導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異B.基因突變與染色體結(jié)構(gòu)變異都導(dǎo)致個體表現(xiàn)型改變C.基因突變與染色體結(jié)構(gòu)變異都導(dǎo)致堿基序列的改變D.基因突變與染色體結(jié)構(gòu)變異通常都用光學(xué)顯微鏡觀察答案答案C基因突變的實質(zhì)是基因中堿基對序列的改變,不會導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異,A項錯誤;基因突變不一定引起個體表現(xiàn)型的改變,B項錯誤;由于染色體是DNA的主要載體,染色體結(jié)構(gòu)變異會引起DNA堿基序列的改變,C正確;基因突變在光學(xué)顯微鏡下是看不見的,D項錯誤。4.(2016山西忻州一中第一次月考,40)下列不屬于染色體變異的是()A.由于第5號染色體部分缺失引起的貓叫綜合征B.由于多一條第21號染色體而引起的先天性愚型C.同源染色體之間交換了對應(yīng)部分而引起的變異D.由普通小麥和黑麥培育形成八倍體小黑麥答案答案C染色體變異包括染色體結(jié)構(gòu)變異和染色體數(shù)目變異,同源染色體之間交換了對應(yīng)部分而引起的變異為基因重組。突破二染色體組數(shù)及單倍體、多倍體的判斷突破二染色體組數(shù)及單倍體、多倍體的判斷1.細胞中染色體組數(shù)量的判斷方法(1)同一形態(tài)的染色體有幾條就有幾組。如圖中有4個染色體組。(2)控制同一性狀的等位基因(各對等位基因獨立遺傳)有幾個就有幾組。如AAabbb個體中有3個染色體組。(3)染色體組數(shù)=,如圖中染色體組數(shù)為=4。染色體數(shù)染色體形態(tài)數(shù)822.“兩看法”判斷單倍體、二倍體和多倍體考向一借助圖例考向一借助圖例,考查染色體組數(shù)的判斷考查染色體組數(shù)的判斷1.(2016閩粵聯(lián)合體第三次聯(lián)考,19)觀察圖中ah所示的細胞圖,關(guān)于它們所含的染色體組數(shù)的敘述,正確的是(各對等位基因獨立遺傳)()A.細胞中含有一個染色體組的是h圖B.細胞中含有二個染色體組的是e、g圖C.細胞中含有三個染色體組的是a、b圖D.細胞中含有四個染色體組的是c、f圖答案答案C圖中所示細胞中有一個染色體組的是d、g,有兩個染色體組的是c、h,有三個染色體組的是a、b,有四個染色體組的是e、f。2.(2016河南南陽五校第一次聯(lián)考,35)如圖是甲、乙、丙三種生物體細胞內(nèi)染色體情況示意圖,則對應(yīng)的基因型可依次表示為()A.AaBb,AAaBbb,AaaaB.AaaaBBbb,Aaa,ABC.AAaaBbbb,AaaBBb,AaBbD.AaaBbb,AAabbb,ABCD答案答案B根據(jù)染色體的情況可以判斷,甲生物體細胞中含有4個染色體組,乙生物體細胞中含有3個染色體組,丙生物體細胞中只有1個染色體組。考向二依托實例考向二依托實例,考查單倍體、二倍體與多倍體考查單倍體、二倍體與多倍體3.下列有關(guān)多倍體與單倍體的說法正確的是()A.利用組織培養(yǎng)獲得的無子番茄和三倍體無子西瓜的后代都是無子的B.無子西瓜植株是由受精卵發(fā)育而來的C.單倍體都是高度不育的,所以沒有育種價值D.基因型為AaBb的小麥通過單倍體育種得到基因型為Ab的小麥的概率為1/4答案答案B無子番茄是利用生長素促進子房發(fā)育成果實的原理培育出來的,其遺傳物質(zhì)并沒有發(fā)生改變,這種變異是不可以遺傳的;而無子西瓜是依據(jù)染色體變異的原理培育的,生物體遺傳物質(zhì)已經(jīng)發(fā)生改變,這種變異是可以遺傳的,所以利用組織培養(yǎng)獲得的無子番茄的后代是有子的,A錯誤;三倍體植株可由二倍體植株和四倍體植株雜交形成的受精卵發(fā)育而來,B正確;單倍體植株的特點是植株弱小而且高度不育,但是用秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍后可獲得純合體,通過單倍體育種能明顯縮短育種年限,C錯誤;基因型為AaBb的小麥通過花藥離體培養(yǎng)得到基因型為Ab的小麥的概率為1/4,D錯誤。4.(2016江西贛州期末,17)圖中字母代表正常細胞中所含有的基因,下列說法錯誤的是()A.可以表示經(jīng)過秋水仙素處理后四倍體西瓜體細胞的基因組成B.可以表示果蠅體細胞的基因組成C.可以表示21三體綜合征患者體細胞的基因組成D.可以表示雄性蜜蜂體細胞的基因組成答案答案A秋水仙素可誘導(dǎo)細胞中染色體數(shù)目加倍,其上的基因應(yīng)也“加倍”,不會出現(xiàn)一個“a”的情況。突破三實驗低溫誘導(dǎo)染色體加倍突破三實驗低溫誘導(dǎo)染色體加倍1.實驗原理:低溫可抑制紡錘體形成,阻止細胞分裂,導(dǎo)致細胞染色體數(shù)目加倍。2.實驗步驟與現(xiàn)象3.低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化實驗中的試劑及其作用試劑使用方法作用卡諾氏液將根尖放入卡諾氏液中浸泡0.51h固定細胞形態(tài)體積分數(shù)為95%的酒精沖洗用卡諾氏液處理的根尖洗去卡諾氏液與質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸等體積混合,浸泡經(jīng)固定的根尖解離根尖細胞質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸與體積分數(shù)為95%的酒精等體積混合,作為解離液解離根尖細胞蒸餾水浸泡解離后的根尖約10min漂洗根尖,去掉解離液改良苯酚品紅染液把漂洗干凈的根尖放進盛有改良苯酚品紅染液的玻璃皿中染色35min使染色體著色4.比較低溫誘導(dǎo)染色體加倍實驗與觀察細胞有絲分裂實驗項目低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂培養(yǎng)待洋蔥長出1cm左右不定根時4低溫培養(yǎng)適宜溫度下培養(yǎng)固定解離前用卡諾氏液進行固定,然后用體積分數(shù)為95%的酒精沖洗2次不用固定染色用改良苯酚品紅染液用醋酸洋紅液或龍膽紫溶液考向依托實驗實例考向依托實驗實例,考查低溫誘導(dǎo)染色體加倍實驗原理與操作考查低溫誘導(dǎo)染色體加倍實驗原理與操作1.有關(guān)“低溫誘導(dǎo)大蒜根尖細胞染色體加倍”的實驗,正確的敘述是()A.多倍體形成過程中增加了非同源染色體重組的機會B.鹽酸酒精混合液和卡諾氏液都可以使洋蔥根尖解離C.在誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化方面,低溫與秋水仙素誘導(dǎo)的原理相似D.顯微鏡下可以看到大多數(shù)細胞染色體數(shù)目加倍答案答案C多倍體形成過程中細胞進行的是有絲分裂不會出現(xiàn)非同源染色體重組現(xiàn)象,A錯誤;卡諾氏液是固定液,B錯誤;低溫與秋水仙素誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化的原理都是在有絲分裂前期抑制紡錘體的形成,C正確;顯微鏡下可以看到少數(shù)細胞染色體數(shù)目加倍,D錯誤。2.(2016河南百校聯(lián)盟質(zhì)檢,1)下列關(guān)于“低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化”實驗的敘述中,正確的是()A.低溫處理洋蔥根尖后會引起成熟區(qū)細胞染色體數(shù)目的變化B.在觀察低溫處理的洋蔥根尖裝片時,通過一個細胞可以看到染色體的變化情況C.低溫處理和利用秋水仙素處理材料的原理是相似的D.觀察洋蔥根尖裝片時要先在低倍鏡下找到所要觀察的細胞,將所要觀察的細胞移到視野的中央,調(diào)節(jié)視野的亮度,再轉(zhuǎn)動粗準焦螺旋直至物像清晰答案答案C洋蔥根尖成熟區(qū)細胞不能進行有絲分裂,A錯誤;制成裝片時細胞已經(jīng)死亡,所以不能通過一個細胞觀察染色體的變化情況,B錯誤;低溫處理和利用秋水仙素處理都是通過抑制紡錘體的形成誘導(dǎo)細胞染色體加倍的,C正確;在高倍鏡下觀察時不能使用粗準焦螺旋,D錯誤。突破四育種突破四育種1.針對不同育種目標的育種方案育種目標育種方案集中雙親優(yōu)良性狀單倍體育種(明顯縮短育種年限)雜交育種(耗時較長,但簡便易行)對原品系實施“定向”改造基因工程及植物細胞工程(植物體細胞雜交)育種讓原品系產(chǎn)生新性狀(無中生有)誘變育種(可提高變異頻率,期望獲得理想性狀)使原品系營養(yǎng)器官“增大”或“加強”多倍體育種2.走出育種認識的四個誤區(qū)(1)原核生物不能進行減數(shù)分裂,所以不能運用雜交的方法進行育種,如細菌的育種一般采用的方法是誘變育種。(2)雜交育種不一定需要連續(xù)自交。若利用雜種優(yōu)勢,則出現(xiàn)雜合子即可;若選育顯性優(yōu)良純種有性生殖時,需要連續(xù)自交篩選,直至性狀不再發(fā)生分離;無性生殖時(如馬鈴薯、甘薯),只要出現(xiàn)該性狀即可實現(xiàn)育種目標;若選育隱性優(yōu)良純種,則只要出現(xiàn)該性狀個體即可。(3)花藥離體培養(yǎng)只是單倍體育種中的一個程序,要想得到可育的品種,還需要用秋水仙素處理單倍體幼苗使染色體加倍,從而獲得可育品種。(4)多倍體育種中秋水仙素可處理“萌發(fā)的種子或幼苗”,單倍體育種中秋水仙素只能處理“單倍體幼苗”,切不可寫成處理“種子”。1.育種程序圖的識別(1)首先要識別圖解中各字母表示的處理方法:A雜交,D自交,B花藥離體培養(yǎng),C秋水仙素處理,E誘變處理,F秋水仙素處理,G轉(zhuǎn)基因技術(shù),H脫分化,I再分化,J包裹人工種皮。這是識別各種育種方法的主要依據(jù)。(2)根據(jù)以上分析可以判斷:“親本新品種”為雜交育種,“親本新品種”為單倍體育種,“種子或幼苗新品種”為誘變育種,“種子或幼苗新品種”為多倍體育種,“植物細胞新細胞愈傷組織胚狀體人工種子新品種”為基因工程育種。2.基于個體基因型的育種圖解識別根據(jù)基因型的變化可以判斷:“aabbAABBAaBbAAbb”為雜交育種,“aabbAABBAaBbAbAAbb”為單倍體育種,“AABBAaBB”為誘變育種,“aabbAABBAaBbAAaaBBbb”為多倍體育種?？枷蚪柚鷪D解或基礎(chǔ)判斷考向借助圖解或基礎(chǔ)判斷,考查育種知識考查育種知識1.普通小麥中有高稈抗病(TTRR)和矮稈易感病(ttrr)兩個品種,控制兩對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。實驗小組利用不同的方法進行了如下三組實驗:下列關(guān)于該實驗的說法,不正確的是()A.A組和B組都利用雜交的方法,目的是一致的B.A組F2中的矮稈抗病植株可以用于生產(chǎn)的占1/3C.B組F2中的矮稈抗病植株可以直接用于生產(chǎn)D.C組育種過程中,必須用射線處理大量的高稈抗病植株,才有可能獲得矮稈抗病植株答案答案CA組為雜交育種,B組為單倍體育種,C組為誘變育種,育種過程中直接用于生產(chǎn)的品種必須是純合子,在A組雜交育種過程中F2矮稈抗病植株有兩種基因型,其中純合子只占,雜合子占。B組F2中的矮稈抗病植株是單倍體,需經(jīng)染色體加倍后才能用于生產(chǎn)。13232.(2016河南南陽高三上學(xué)期期中,19)水稻的高稈、矮稈分別由A和a控制,抗病和不抗病分別由B和b控制?，F(xiàn)有基因型為aabb與AABB的水稻品種,如圖為不同的育種方法培育矮稈抗病植株的過程,下列有關(guān)敘述正確的是()A.雜交育種包括過程,其原理是基因突變和基因重組B.人工誘變育種為過程,B可能來自b的基因突變C.單倍體育種包括過程,過程常用花藥離體培養(yǎng)法D.多倍體育種包括過程,原理是染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目變異答案答案B過程為雜交育種,其原理是基因重組,而沒有基因突變,A錯誤;過程為人工誘變育種,將aabb人工誘變可獲得aaBB,b變成B源于基因突變,B正確;過程為單倍體育種,子一代產(chǎn)生的配子經(jīng)花藥離體培養(yǎng)()得到單倍體,單倍體經(jīng)秋水仙素處理()染色體加倍成為純合體,選育得到aaBB,C錯誤;過程為多倍體育種,可獲得多倍體aaaaBBBB,多倍體育種的原理是染色體數(shù)目加倍,即染色體數(shù)目變異,D錯誤。